Kas ir mikrokontrolleris?

Mikrokontrolleri ir neatņemama iegulto sistēmu sastāvdaļa. Mikrokontrolleris būtībā ir lēts un mazs dators vienā mikroshēmā, kas satur procesoru, nelielu atmiņu un programmējamas ieejas-izejas perifērijas ierīces. Tie ir paredzēti izmantošanai automātiski kontrolētos produktos un ierīcēs, lai veiktu iepriekš noteiktus un iepriekš ieprogrammētus uzdevumus. Lai iegūtu labāku priekšstatu par to, kas patiesībā ir mikrokontrolleris; apskatīsim produkta piemēru, kurā tiek izmantots mikrokontrolleris. Digitālajā termometrā, kas parāda apkārtējās vides temperatūru, tiek izmantots mikrokontrolleris, kas savienots ar temperatūras sensoru un displeja bloku (piemēram, LCD). Mikrokontrolleris šeit ievada izejvielu no temperatūras sensora neapstrādātā veidā, apstrādā un parāda to mazā LCD displeja blokā, cilvēkiem lasāmā formā.Līdzīgi viens vai vairāki mikrokontrolleri tiek izmantoti daudzās elektroniskajās ierīcēs atbilstoši prasībai un lietojumprogrammu sarežģītībai.

Kur tos lieto?

Mikrokontrolleri tiek izmantoti iegultās sistēmās, galvenokārt dažādos produktos un ierīcēs, kas ir aparatūras un programmatūras kombinācija, un kas izstrādāti noteiktu funkciju veikšanai. Daži no iegulto sistēmu piemēriem, kur tiek izmantoti mikrokontrolleri, varētu būt: veļas mazgājamās mašīnas, tirdzniecības automāti, mikroviļņu krāsnis, digitālās fotokameras, automašīnas, medicīnas aprīkojums, viedtālruņi, viedie pulksteņi, roboti un dažāda sadzīves tehnika.

Kāpēc mēs izmantojam mikrokontrollerus?

Mikrokontrollerus izmanto automatizācijas izmantošanai iegultās lietojumprogrammās. Galvenais mikrokontrolleru popularitātes iemesls ir to spēja samazināt izstrādājuma vai dizaina izmērus un izmaksas, salīdzinot ar dizainu, kas tiek veidots, izmantojot atsevišķu mikroprocesoru, atmiņu un ievades / izvades ierīces.

Tā kā mikrokontrolleriem ir tādas funkcijas kā iebūvēts mikroprocesors, RAM, ROM, seriālās saskarnes, paralēlās saskarnes, analogais uz ciparu pārveidotājs (ADC), digitālais līdz analogais pārveidotājs (DAC) utt., Kas atvieglo lietojumprogrammu izveidi ap to. Turklāt mikrokontrolleru programmēšanas vide piedāvā plašas iespējas kontrolēt dažāda veida lietojumus atbilstoši to prasībām.

Kādi ir dažādi mikrokontrolleru veidi?

Tirgū ir pieejams plašs mikrokontrolleru klāsts. Dažādi uzņēmumi, piemēram, Atmel, ARM, Microchip, Texas Instruments, Renesas, Freescale, NXP Semiconductors uc, ražo dažāda veida mikrokontrollerus ar dažāda veida funkcijām. Izskatot dažādus parametrus, piemēram, programmējamo atmiņu, zibspuldzes izmēru, barošanas spriegumu, ieejas / izejas tapas, ātrumu utt., Var izvēlēties pareizo mikrokontrolleru to lietošanai.

Apskatīsim šos parametrus un dažāda veida mikrokontrollerus atbilstoši šiem parametriem.

Datu kopne (bitu lielums):

Klasificējot pēc bitu lieluma, lielākā daļa mikrokontrolleru svārstās no 8 līdz 32 bitiem (ir pieejami arī augstāku bitu mikrokontrolleri). 8 bitu mikrokontrollerā tā datu kopne sastāv no 8 datu līnijām, savukārt 16 bitu mikrokontrollerā datu kopne sastāv no 16 datu līnijām un tā tālāk 32 bitu un augstākiem mikrokontrolleriem.

Atmiņa:

Mikrokontrolleriem ir nepieciešama atmiņa (RAM, ROM, EPROM, EEPROM, zibatmiņa utt.) Programmu un datu glabāšanai. Lai gan dažiem mikrokontrolleriem ir iebūvētas atmiņas mikroshēmas, savukārt citiem ir nepieciešama ārējās atmiņas pievienošana. Tos attiecīgi sauc par iegultās atmiņas mikrokontrolleriem un ārējās atmiņas mikrokontrolleriem. Iebūvētās atmiņas lielums atšķiras arī dažāda veida mikrokontrolleros, un parasti jūs atradīsit mikrokontrollerus ar atmiņu no 4B līdz 4Mb.

Ievades / izvades tapu skaits:

Mikrokontrolleri atšķiras atkarībā no ieejas-izejas kontaktu izmēru skaita. Var izvēlēties konkrētu mikrokontrolleru atbilstoši lietojuma prasībām.

Instrukciju komplekts:

Ir divu veidu instrukciju komplekti - RISC un CISC. Mikrokontrolleris var izmantot RISC (Reduced Instruction Set Computer) vai CISC (Complex Instruction Set Computer). Kā norāda nosaukums, RISC samazina operācijas laiku, nosakot instrukcijas pulksteņa ciklu; kamēr CISC ļauj piemērot vienu instrukciju kā alternatīvu daudzām instrukcijām.

Atmiņas arhitektūra:

Ir divu veidu mikrokontrolleri - Hārvardas atmiņas arhitektūras mikrokontrolleri un Prinstonas atmiņas arhitektūras mikrokontrolleri.

Šeit ir daži populāri mikrokontrolleri studentu un vaļasprieku vidū.

8051. sērija mikrokontrolleru (8 bitu)

Atmel AVR mikrokontrolleri (ATtiny, ATmega sērija)

Mikroshēmas PIC sērijas mikrokontrolleri

Texas Instruments mikrokontrolleri, piemēram, MSP430

ARM mikrokontrolleri

Mikrokontrolleru iezīmes

Mikrokontrolleri tiek izmantoti iegultās sistēmās to dažādo funkciju dēļ. Kā parādīts zemāk esošajā mikrokontrollera blokshēmā, tas sastāv no procesora, I / O tapām, sērijas portiem, taimeriem, ADC, DAC un Interrupt Control.

Procesors vai CPU

Procesors ir mikrokontrollera smadzenes. Ja ievade tiek ievadīta caur ievades tapām un instrukcijas caur programmām, tā attiecīgi apstrādā datus un nodrošina pie izejas tapām.

Atmiņa

Atmiņas mikroshēmas ir integrētas mikrokontrollerī, lai saglabātu visas programmas un datus. Mikrokontrolleros varētu būt dažādi atmiņas veidi, piemēram, RAM, ROM, EPROM, EEPROM, Flash atmiņa utt.

Ieejas-izejas porti

Katram mikrokontrollerim ir ieejas izejas porti. Atkarībā no mikrokontrolleru veidiem ieejas izejas kontaktu skaits var atšķirties. Tos izmanto, lai mijiedarbotos ar ārējām ievades un izvades ierīcēm, piemēram, sensoriem, displeja blokiem utt.

Seriālie ostas

Tie atvieglo mikrokontrolleru seriālo saskarni ar citām perifērijas ierīcēm. Seriālais ports ir sērijveida sakaru interfeiss, caur kuru informācija tiek pārsūtīta vai izvadīta pa vienam bitam vienlaikus.

ADC un DAC

Dažreiz iegultajām sistēmām dati jāpārvērš no ciparu uz analogiem un otrādi. Tātad lielākā daļa mikrokontrolleru ir integrēti ar iebūvēto ADC (analogais uz ciparu pārveidotājs) un DAC (digitālais uz analogo pārveidotāju), lai veiktu nepieciešamo pārveidošanu.

Taimeri

Taimeri un skaitītāji ir svarīgas iegulto sistēmu daļas. Tie ir nepieciešami dažādām darbībām, piemēram, impulsu ģenerēšanai, ārējo impulsu skaitīšanai, modulācijai, svārstībām utt.

Pārtraukt kontroli

Pārtraukuma vadība ir viena no spēcīgākajām mikrokontrolleru īpašībām. Tas ir sava veida paziņojums, kas pārtrauc notiekošo procesu un uzdod veikt pārtraukuma vadībā noteikto uzdevumu.

Lai to visu apkopotu, mikrokontrolleri ir sava veida kompakti mini datori, kas paredzēti īpašu uzdevumu veikšanai iegultās sistēmās. Ar plašu funkciju klāstu to nozīme un izmantošana ir plaša, un tos var atrast visu nozaru produktos un ierīcēs.